KR100837674B1 - Dilution method for liquid material used for forming an alignment film, manufacturing method for liquid-crystal device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법으로서, 상기 액체 재료에 소정의 용해 파라미터를 갖는 희석액을 첨가함으로써 상기 액체 재료를 희석하고, 상기 희석액은 상기 액체 재료의 용해 파라미터와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매이다.A method of diluting a liquid material used for forming an alignment film, wherein the liquid material is diluted by adding a diluent having a predetermined dissolution parameter to the liquid material, the diluent having a solvent having a dissolution parameter approximately equal to that of the liquid material. to be.
액적 토출 헤드, 액적 토출 장치, 제어 장치, 배향막 Droplet ejection head, droplet ejection apparatus, controller, alignment film
Description
도 1은 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a droplet ejection apparatus.
도 2는 피에조 방식에 의한 액상체(液狀體)의 토출 원리를 설명하는 도면.2 is a view for explaining the principle of discharging a liquid body by a piezo system;
도 3은 액정 장치의 등가회로도.3 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal device.
도 4는 도 3의 액정 장치에 대해서 화소 구조를 나타낸 평면도.4 is a plan view illustrating a pixel structure of the liquid crystal device of FIG. 3.
도 5는 도 3의 액정 장치의 요부(要部)를 나타낸 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the main parts of the liquid crystal device of FIG. 3. FIG.
도 6은 도 3의 액정 장치의 제조 방법에 대해서 일례를 나타낸 공정 설명도.FIG. 6 is a process explanatory diagram showing an example of the method of manufacturing the liquid crystal device of FIG. 3. FIG.
도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도.7 is a perspective view showing an example of an electronic apparatus according to the present invention;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
301 : 액적 토출 헤드 302 : X축 방향 구동 모터301: droplet discharge head 302: X-axis drive motor
303 : Y축 방향 구동 모터 304 : X축 방향 구동축303: Y-axis drive motor 304: X-axis drive shaft
305 : Y축 방향 가이드축 307 : 스테이지305: Y axis direction guide axis 307: stage
308 : 클리닝 기구 309 : 베이스308: cleaning mechanism 309: base
315 : 히터 CONT : 제어 장치315: heater CONT: control unit
IJ : 액적 토출 장치 P : 기판IJ: droplet ejection device P: substrate
본 발명은 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법, 액정 장치의 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the dilution method of the liquid material used for formation of an oriented film, the manufacturing method of a liquid crystal device, and an electronic device.
디스플레이나 표시 광원(光源) 등으로서 사용되는 전기 광학 장치가 알려져 있다. 전기 광학 장치의 제조 공정은 기체(基體)로 되는 물체(예를 들어 기판) 위에 재료를 배치하는 공정을 포함한다. 재료의 배치 기술은 품질이나 기능과 밀접하게 관계되기 때문에, 상기 각 장치의 성능 향상을 달성하는데 중요하다.BACKGROUND ART An electro-optical device used as a display, a display light source, or the like is known. The manufacturing process of the electro-optical device includes a process of disposing a material on an object (eg, a substrate) that becomes a substrate. Since the material placement technique is closely related to quality or function, it is important to achieve the performance improvement of each of the above devices.
물체 위에 재료를 배치하는 기술로서, 토출 헤드에 설치된 노즐을 통하여 액체 재료를 액적으로서 토출하는 방법(액적 토출법, 잉크젯법)이 있다. 이 액적 토출법은 스핀 코팅법 등의 다른 일반적인 도포 기술에 비하여 액체 재료의 소비에 낭비가 적고, 물체 위에 배치하는 액체 재료의 양이나 위치의 제어를 행하기 쉽다는 이점(利點)이 있다.As a technique of disposing a material on an object, there is a method (droplet ejection method, inkjet method) for ejecting liquid material as droplets through a nozzle provided in the ejection head. Compared with other general coating techniques such as spin coating, the liquid droplet discharging method is advantageous in that the consumption of liquid material is less wasteful and it is easy to control the amount and position of the liquid material disposed on the object.
일본국 공개특허2001-42330호 공보는, 전기 광학 장치의 일종인 액정 장치의 제조 과정에서, 배향막 형성 재료를 함유하는 액상체를 액적 토출법을 이용하여 기판 위에 배치하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술에서는 부틸셀로솔브 등의 알코올계 용제(溶劑)를 첨가한 액체 재료를 사용하고 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-42330 discloses a technique for arranging a liquid body containing an alignment film-forming material on a substrate using a droplet ejection method in the course of manufacturing a liquid crystal device, which is a kind of electro-optical device. In this technique, a liquid material to which an alcohol solvent such as butyl cellosolve is added is used.
부틸셀로솔브 등의 알코올계 용제를 첨가한 액체 재료는 백탁(白濁)이나 고형분 석출(析出)이 생기기 쉽다. 이러한 백탁이나 고형분 석출은 토출 헤드의 노즐에 막힘이 생기는 원인이 된다.Liquid materials to which alcohol-based solvents such as butyl cellosolve are added are susceptible to clouding and precipitation of solids. Such clouding and solid precipitation cause clogging in the nozzle of the discharge head.
본 발명은 액적 토출법에 적합한 액체 재료의 희석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for diluting a liquid material suitable for the droplet discharging method.
본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법은, 상기 액체 재료에 소정의 용해 파라미터를 갖는 희석액을 첨가함으로써 상기 액체 재료를 희석하고, 상기 희석액으로서, 상기 액체 재료와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매를 사용한다.The dilution method of the liquid material used for forming the alignment film of the present invention is to dilute the liquid material by adding a diluent having a predetermined dissolution parameter to the liquid material, and as the dilution liquid, having a dissolution parameter substantially the same as that of the liquid material. Solvent is used.
본 발명에 의하면, 액체 재료의 용해 파라미터와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용함으로써, 백탁이나 고형분 석출을 방지할 수 있다. 그 결과, 액적 토출법에서의 토출 헤드의 막힘에 의한 토출 불량이 방지된다. 또한, 고형분 석출이 방지됨으로써, 액체 재료의 고형분 농도의 관리가 용이해진다.According to the present invention, by using a solvent having a dissolution parameter substantially the same as the dissolution parameter of the liquid material as the diluent, cloudiness and precipitation of solid content can be prevented. As a result, discharge failure due to clogging of the discharge head in the droplet discharge method is prevented. In addition, the solid content precipitation is prevented, so that the management of the solid content concentration of the liquid material becomes easy.
본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 액체 재료의 용해 파라미터를 σi로 하고, 상기 용매의 용해 파라미터를 σs로 할 때, 그 비(比) σs/σi는 0.8 이상 1.2 미만인 것이 바람직하다.In the dilution method of the liquid material used for forming the alignment film of the present invention, when the dissolution parameter of the liquid material is sigma and the dissolution parameter of the solvent is ss, the ratio s / s i is 0.8 or more and less than 1.2. It is preferable.
본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 비 σs/σi는 0.9 이상 1.1 미만인 것이 바람직하다.In the dilution method of the liquid material used for forming the alignment film of the present invention, the ratio sigma / sigma i is preferably 0.9 or more and less than 1.1.
본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 액체 재료는 복수 종류의 용매를 함유하고, 상기 희석액은 상기 액체 재료에 함유되는 상기 복수 종류의 용매 중 상기 액체 재료에 가장 가까운 용해 파라미터를 갖는 용매인 것이 바람직하다.In the dilution method of the liquid material used for forming the alignment film of the present invention, the liquid material contains a plurality of solvents, and the dilution liquid has a dissolution parameter closest to the liquid material among the plurality of solvents contained in the liquid material. It is preferable that it is a solvent which has.
본 발명의 배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법에서는, 상기 희석액은 상기 액체 재료와 대략 동일한 용해 파라미터를 갖는 동시에 상기 액체 재료에 함유되지 않는 용매인 것이 바람직하다.In the dilution method of the liquid material used for forming the alignment film of the present invention, the diluent is preferably a solvent having substantially the same dissolution parameters as the liquid material and not contained in the liquid material.
본 발명의 액정 장치의 제조 방법은, 상술한 희석 방법을 이용하여 희석된 액체 재료를 액적 토출법을 이용하여 기판 위에 배치한다.In the method for producing a liquid crystal device of the present invention, a liquid material diluted using the dilution method described above is disposed on a substrate using the droplet ejection method.
이것에 의하면, 고품질의 액정 장치를 제조할 수 있다.According to this, a high quality liquid crystal device can be manufactured.
본 발명의 전자 기기는 상술한 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치를 구비한다.The electronic device of this invention is equipped with the liquid crystal device manufactured by the manufacturing method mentioned above.
이 전자 기기에 의하면, 품질의 향상을 달성할 수 있다.According to this electronic device, the improvement of quality can be achieved.
이하, 본 발명에 대해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.
(배향막 형성에 사용되는 액체 재료의 희석 방법)(Dilution method of liquid material used to form alignment film)
본 발명의 액체 재료의 희석 방법에서는, 액체 재료의 용해 파라미터와 동일한 정도의 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용한다.In the dilution method of the liquid material of this invention, the solvent which has a dissolution parameter of the same grade as the dissolution parameter of a liquid material is used as a dilution liquid.
여기서, e는 분자의 응집(凝集) 밀도 에너지, E는 몰증발열, V는 분자 용적(1㏖이 차지하는 부피), X는 몰분률로 할 때, 용해 파라미터 σ는 이하의 식 (1)로 나타낼 수 있다. 또한, 혼합 용매의 용해 파라미터 σmix는 이하의 식 (3)으로 나 타낼 수 있다.Here, when e is the aggregation density energy of the molecule, E is the mole evaporation heat, V is the molecular volume (volume occupied by 1 mol), and X is the mole fraction, the dissolution parameter σ is expressed by the following equation (1). Can be. In addition, the dissolution parameter? Mix of the mixed solvent can be represented by the following formula (3).
여기서, 액체 재료의 용해 파라미터에 가까운 용해 파라미터를 갖는 용매를 희석액으로서 사용함으로써, 백탁이나 고형분 석출을 방지할 수 있다. 그 희석액은 그 액체 재료에 함유되는 용제일 수도 있고, 그 액체 재료에 함유되지 않는 용제일 수도 있다.Here, by using the solvent which has a dissolution parameter close to the dissolution parameter of a liquid material as a diluent liquid, cloudiness and precipitation of solid content can be prevented. The diluent may be a solvent contained in the liquid material, or may be a solvent not contained in the liquid material.
액체 재료의 용해 파라미터를 σi, 용매의 용해 파라미터를 σs로 할 때, 그 비 σs/σi는 0.8 이상 1.2 미만인 것이 바람직하고, 0.9 이상 1.1 미만인 것이 보다 바람직하다. σs/σi가 0.8 미만 또는 1.2 이상이면, 액체 재료에 용매를 첨가했을 때에 백탁이나 고형분 석출이 생기기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또한, σs/σi가 0.9 이상 1.1 미만이면, 액체 재료에 용매를 첨가했을 때의 백탁이나 고형분 석출이 보다 확실하게 방지된다.When the dissolution parameter of the liquid material is sigma i and the solvent dissolution parameter is ss, the ratio s / s i is preferably 0.8 or more and less than 1.2, and more preferably 0.9 or more and less than 1.1. When sigma / sigma i is less than 0.8 or 1.2 or more, it is not preferable because turbidity and solid content precipitation easily occur when a solvent is added to the liquid material. Moreover, when sigma / sigma i is 0.9 or more and less than 1.1, cloudiness and precipitation of solid content at the time of adding a solvent to a liquid material are prevented more reliably.
액체 재료의 대표적인 예로서, 주(主)고형분으로서의 폴리이미드(PI)와, 용매로서의 γ-부티로락톤과 부틸셀로솔브를 함유하는 것이 있다. 용해 파라미터는 액체 재료: 0.39, γ-부티로락톤: 0.4, 부틸셀로솔브: 0.3이다.Representative examples of the liquid material include polyimide (PI) as a main solid, γ-butyrolactone and butyl cellosolve as solvents. Dissolution parameters are liquid material: 0.39, gamma -butyrolactone: 0.4, and butyl cellosolve: 0.3.
γ-부티로락톤은 고형분(폴리이미드)을 용해시키는 기능을 갖는다. 부틸셀로솔브는 액체 재료의 표면장력을 제어하는 기능을 갖는다.γ-butyrolactone has a function of dissolving solid content (polyimide). Butylcellosolve has the function of controlling the surface tension of the liquid material.
이 액체 재료에 γ-부티로락톤을 첨가한 경우의 결과를 이하의 표 1에 나타내고, 부틸셀로솔브를 첨가한 경우의 결과를 이하의 표 2에 나타낸다(처리 온도: 23℃, 첨가율은 중량%).The result when γ-butyrolactone is added to this liquid material is shown in Table 1 below, and the result when butyl cellosolve is added is shown in Table 2 below (treatment temperature: 23 ° C., the addition rate is weight). %).
또한, 원래의 액체 재료의 점도를 46mPa.s로 하고, 원래의 액체 재료의 고형분 농도(중량%)를 4wt%로 하고, 원래의 액체 재료의 γ-부티로락톤의 성분 농도(중량%)를 80wt%로 하고, 원래의 액체 재료의 부틸셀로솔브의 성분 농도(중량%)를 1Owt%로 하며, 용매의 나머지 1Owt%를 다른 성분으로 했다.In addition, the viscosity of the original liquid material is 46 mPa · s, the solid content concentration (weight%) of the original liquid material is 4 wt%, and the component concentration (weight%) of γ-butyrolactone of the original liquid material. It was 80 wt%, the component concentration (weight%) of the butyl cellosolve of the original liquid material was 100 wt%, and the remaining 100 wt% of the solvent was used as another component.
(표 1)Table 1
γ-부티로락톤γ-butyrolactone
(표 2)Table 2
부틸셀로솔브 Butyl Cellosolve
표 1 및 표 2로부터 명확히 알 수 있듯이, 상기 액체 재료(σ=0.39)에 γ-부티로락톤(σ=0.4)을 첨가한 경우에는, 백탁이나 고형분 석출이 발생하지 않은 것에 대하여, 부틸셀로솔브(σ=0.3)를 첨가한 경우에는, 첨가율의 증가에 따라 백탁이나 고형분(폴리이미드: PI) 석출이 발생했다.As apparent from Table 1 and Table 2, when γ-butyrolactone (σ = 0.4) was added to the liquid material (σ = 0.39), butyl cell was used for the occurrence of no clouding or solid precipitation. When the solve (σ = 0.3) was added, turbidity and solid content (polyimide: PI) precipitation occurred with the increase of the addition rate.
또한, 상기 액체 재료(σ=0.39)에 N-N디메틸아세트아미드(σ=0.37)를 첨가한 경우에는, 백탁이나 고형분 석출이 발생하지 않음이 확인되었다.In addition, when N-Ndimethylacetamide (σ = 0.37) was added to the liquid material (σ = 0.39), it was confirmed that no turbidity or solid precipitation occurred.
(액적 토출 장치)(Droplet ejection device)
다음으로, 액적 토출법에 사용되는 액적 토출 장치(잉크젯 장치)에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.Next, the droplet ejection apparatus (inkjet apparatus) used for the droplet ejection method is demonstrated. In addition, in each drawing used for the following description, in order to make each member the magnitude | size which can be recognized, the scale of each member is changed suitably.
상기 희석법을 이용함으로써, 액적 토출법을 이용하여 액체 재료를 토출하는 경우에 있어서, 막힘에 의한 토출 불량을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 고형분 석출이 방지됨으로써, 액체 재료의 고형분 농도의 관리가 용이해진다.By using the dilution method, in the case of discharging the liquid material using the droplet discharging method, it is possible to prevent the discharge failure due to the blockage. In addition, the solid content precipitation is prevented, so that the management of the solid content concentration of the liquid material becomes easy.
도 1은 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a droplet ejection apparatus.
이 액적 토출 장치(IJ)는 액적 토출 헤드의 노즐로부터 액체 재료를 액적 형상으로 토출하는 것이며, 액적 토출 헤드(301), X축 방향 구동축(304), Y축 방향 가이드축(305), 제어 장치(CONT), 스테이지(307), 클리닝 기구(308), 베이스(base)(309), 및 히터(315) 등을 포함하여 구성된다.The droplet ejection apparatus IJ discharges a liquid material from the nozzle of the droplet ejection head in the form of droplets, and includes a
스테이지(307)는 이 액적 토출 장치(IJ)에 의해 액체 재료가 배치되는 기판(P)을 지지하는 것으로서, 기판(P)을 기준 위치에 고정시키는 고정 기구(도시 생략)를 구비하고 있다.The
액적 토출 헤드(301)는 복수의 토출 노즐을 구비한 멀티 노즐 타입의 액적 토출 헤드이며, 길이 방향과 Y축 방향이 일치한다. 복수의 토출 노즐은 액적 토출 헤드(301)의 하면(下面)에 Y축 방향으로 나란히 일정 간격에 의해 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(301)의 토출 노즐로부터는 스테이지(307)에 지지되어 있는 기판(P)에 대하여 액체 재료가 토출된다.The
X축 방향 구동축(304)에는 X축 방향 구동 모터(302)가 접속되어 있다. X축 방향 구동 모터(302)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X축 방향 구동축(304)을 회전시킨다. X축 방향 구동축(304)이 회전하면, 액적 토출 헤드(301)는 X축 방향으로 이동한다.The X-axis direction drive
Y축 방향 가이드축(305)은 베이스(309)에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 스테이지(307)는 Y축 방향 구동 모터(303)를 구비하고 있다. Y축 방향 구동 모터(303)는 스테핑 모터 등이며, 제어 장치(CONT)로부터 Y축 방향의 구동 신호가 공급되면, 스테이지(307)를 Y축 방향으로 이동시킨다.The Y-axis direction guide
제어 장치(CONT)는 액적 토출 헤드(301)에 액적의 토출 제어용 전압을 공급한다. 또한, X축 방향 구동 모터(302)에 액적 토출 헤드(301)의 X축 방향 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를, Y축 방향 구동 모터(303)에 스테이지(307)의 Y축 방향 이동을 제어하는 구동 펄스 신호를 공급한다.The control apparatus CONT supplies the
클리닝 기구(308)는 액적 토출 헤드(301)를 클리닝하는 것이다. 클리닝 기구(308)에는 Y축 방향의 구동 모터(도시 생략)가 구비되어 있다. 이 Y축 방향의 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구는 Y축 방향 가이드축(305)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(308)의 이동도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.The
히터(315)는 여기서는 램프 어닐링에 의해 기판(P)을 열처리하는 수단이며, 기판(P) 위에 도포된 액체 재료에 함유되는 용매의 증발 및 건조를 행한다. 이 히터(315)의 전원 투입 및 차단도 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다.The
액적 토출 장치(IJ)에서는, 액적 토출 헤드(301)와 기판(P)을 지지하는 스테이지(307)가 상대적으로 주사 이동하면서 액적 토출 헤드(301)로부터 기판(P)에 대하여 액체 재료를 액적 형상으로 토출한다. 액적 토출 헤드(301)의 토출 노즐은 비(非)주사 방향인 Y축 방향으로 일정 간격에 의해 나란히 설치되어 있다(X축 방향: 주사 방향, Y축 방향: 비주사 방향). 또한, 도 1에서는, 액적 토출 헤드(301)는 기판(P)의 진행 방향에 대하여 직각으로 배치되어 있지만, 액적 토출 헤드(301)의 각도를 조정하여 기판(P)의 진행 방향에 대하여 교차시키도록 할 수도 있다.In the droplet ejection apparatus IJ, a liquid material is formed into a droplet shape from the
이와 같이 하면, 액적 토출 헤드(301)의 각도를 조정함으로써, 노즐 사이의 피치를 조절할 수 있다. 또한, 기판(P)과 노즐면의 거리를 임의로 조절할 수 있게 할 수도 있다.In this case, the pitch between the nozzles can be adjusted by adjusting the angle of the
도 2는 피에조 방식에 의한 액체 재료의 토출 원리를 설명하기 위한 액적 토출 헤드의 개략 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a droplet ejection head for explaining the principle of ejection of a liquid material by a piezo system.
도 2에 있어서, 액체 재료를 수용하는 액체실(321)에 인접하여 피에조 소자(322)가 설치되어 있다. 액체실(321)에는 액체 재료를 수용하는 재료 탱크를 포함하는 액체 재료 공급계(323)를 통하여 액체 재료가 공급된다. 피에조 소자(322)는 구동 회로(324)에 접속되어 있으며, 이 구동 회로(324)를 통하여 피에조 소자(322)에 전압을 인가하고, 피에조 소자(322)를 변형시켜 액체실(321)을 탄성 변형시킨 다. 그리고, 이 탄성 변형 시의 내용적 변화에 의해 노즐(325)로부터 액체 재료가 토출되게 되어 있다. 이 경우, 인가 전압의 값을 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 왜곡량을 제어할 수 있다.In Fig. 2, a
또한, 인가 전압의 주파수를 변화시킴으로써, 피에조 소자(322)의 왜곡 속도를 제어할 수 있다. 피에조 방식에 의한 액적 토출은 재료에 열을 가하지 않기 때문에, 재료의 조성(組成)에 영향을 주기 어렵다는 이점을 갖는다.In addition, by changing the frequency of the applied voltage, the distortion speed of the
(액정 장치)(Liquid crystal device)
다음으로, 상술한 액적 토출 장치를 이용하여 제조되는 액정 패널(디바이스) 및 상기 액정 패널을 구비하는 액정 장치(전기 광학 장치)에 대해서 설명한다.Next, the liquid crystal panel (device) manufactured using the above-mentioned droplet discharge apparatus and the liquid crystal apparatus (electro-optical apparatus) provided with the said liquid crystal panel are demonstrated.
도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 액정 장치는 스위칭 소자로서 TFT(Thin Film Transistor) 소자를 사용한 액티브 매트릭스 타입의 투과형 액정 표시 장치이다. 도 3은 투과형 액정 표시 장치의 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소에서의 스위칭 소자, 신호선 등의 등가회로도이다. 도 4는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소 그룹 구조를 나타낸 요부 평면도이다. 도 5는 도 4의 A-A'선 단면도이다. 또한, 도 5에서는, 도시 상측이 광입사 측, 도시 하측이 시인(視認) 측(관찰자 측)인 경우에 대해서 도시하고 있다. 또한, 각 도면에서는 각층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.3, 4 and 5 are active matrix type transmissive liquid crystal display devices using TFT (Thin Film Transistor) elements as switching elements. 3 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, and the like in a plurality of pixels arranged in a matrix of a transmissive liquid crystal display. 4 is a plan view of principal parts of a plurality of pixel group structures adjacent to each other of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4. In addition, in FIG. 5, the case where the upper side of a figure is a light incidence side, and the lower side of a figure is a visual recognition side (observer side) is shown. In addition, in each figure, in order to make each layer and each member the magnitude | size which can be recognized on drawing, the scale is changed for every layer or each member.
본 실시예의 액정 장치에 있어서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소에는 화소 전극(9)과, 상기 화소 전극(9)으로의 통전(通 電) 제어를 행하기 위한 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 각각 형성되어 있다. 또한, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 상기 TFT 소자(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 이 순서에 의해 선순차(線順次)로 공급되거나, 또는 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)에 대하여 그룹마다 공급된다.In the liquid crystal device of this embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of pixels arranged in a matrix form switching for conducting control of energization to the
또한, 주사선(3a)이 TFT 소자(30)의 게이트에 전기적으로 접속되어 있으며, 복수의 주사선(3a)에 대하여 주사 신호(G1, G2, …, Gm)가 소정의 타이밍에서 펄스적으로 선순차에 의해 인가된다. 또한, 화소 전극(9)은 TFT 소자(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있으며, 스위칭 소자인 TFT 소자(30)를 일정 기간만 온(on)함으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)를 소정의 타이밍에서 기입한다.In addition, the
화소 전극(9)을 통하여 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 후술하는 공통 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은, 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화됨으로써, 광을 변조하여 계조 표시를 가능하게 한다. 여기서, 유지된 화상 신호가 누설되는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(9)과 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부가된다.The image signals S1, S2, ..., Sn of a predetermined level written in the liquid crystal via the
다음으로, 도 4에 의거하여 본 실시예의 액정 장치의 요부의 평면 구조에 대해서 설명한다.Next, based on FIG. 4, the planar structure of the principal part of the liquid crystal device of a present Example is demonstrated.
도 4에 나타낸 바와 같이, TFT 어레이 기판 위에 인듐 주석 산화물(Indium Tin 0xide, 이하 ITO로 약기(略記)함) 등의 투명 도전성 재료로 이루어지는 사각형 형상의 화소 전극(9)(점선부(9A)에 의해 윤곽을 나타냄)이 복수 매트릭스 형상으로 설치되어 있고, 화소 전극(9)의 종횡의 경계를 따라 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 각각 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 각 화소 전극(9)을 둘러싸도록 배열 설치된 데이터선(6a), 주사선(3a), 용량선(3b) 등이 형성된 영역이 화소이다. 복수의 화소가 TFT 어레이 기판 위에 형성되어 있다. 액정 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 화소마다 표시를 행한다. 그리고, 각 화소 전극(9)을 둘러싸는 데이터선(6a), 주사선(3a), 용량선(3b) 등이 형성된 종횡의 격자 형상으로 형성된 영역이 화상의 표시를 행하지 않는 비(非)표시 영역(U)으로 되어 있다.As shown in Fig. 4, a rectangular pixel electrode 9 (dotted
데이터선(6a)은 TFT 소자(30)를 구성하는 예를 들어 폴리실리콘막으로 이루어지는 반도체층(1a) 중 후술하는 소스 영역에 콘택트 홀(5)을 통하여 전기적으로 접속되어 있고, 화소 전극(9)은 반도체층(1a) 중 후술하는 드레인 영역에 콘택트 홀(8)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체층(1a) 중 후술하는 채널 영역(도면 중 좌측으로 올라가는 사선 영역)에 대향하도록 주사선(3a)이 배치되어 있고, 주사선(3a)은 채널 영역에 대향하는 부분에서 게이트 전극으로서 기능한다.The
용량선(3b)은 주사선(3a)을 따라 대략 직선상으로 연장되는 본선부(本線部)(즉, 평면으로부터 보아 주사선(3a)을 따라 형성된 제 1 영역)와, 데이터선(6a)과 교차하는 개소로부터 데이터선(6a)을 따라 전단(前段) 측(도면 중의 상방(上方))으로 돌출된 돌출부(즉, 평면으로부터 보아 데이터선(6a)을 따라 연장 설치된 제 2 영역)를 갖는다. 그리고, 도 4 중, 우측으로 올라가는 사선으로 나타낸 영역에는 복수의 제 1 차광막(11a)이 설치되어 있다.The
다음으로, 도 5에 의거하여 본 실시예의 액정 장치의 단면(斷面) 구조에 대해서 설명한다.Next, the cross-sectional structure of the liquid crystal device of this embodiment is demonstrated based on FIG.
도 5는 상술한 바와 같이 도 4의 A-A'선 단면도이며, TFT 소자(30)가 형성된 영역의 구성에 대해서 나타낸 단면도이다. 본 실시예의 액정 장치에서는, TFT 어레이 기판(10)과 이것에 대향 배치되는 대향 기판(20) 사이에 액정층(50)이 삽입되어 있다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 4, and is a cross-sectional view showing the configuration of the region in which the
액정층(50)은 예를 들어 일종(一種) 또는 복수 종류의 네마틱(nematic) 액정을 혼합시킨 액정이다. 액정층(50)은 한 쌍의 배향막(40, 60) 사이에서 배향막(40, 60)에 의해 배향되어 있다. TFT 어레이 기판(10)은 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(10A)를 갖고 있다.The
기판 본체(10A)에 있어서, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(10A) 위에는 TFT 소자(30), 화소 전극(9), 및 배향막(40)이 형성되어 있다. 대향 기판(20)은 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(20A)를 갖고 있다. 대향 기판(20)에 있어서, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A) 위에는 공통 전극(21) 및 배향막(60)이 형성되어 있다. 그리고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)의 간격은 스페이서(spacer)(15)를 통하여 유지되어 있다.In the substrate
TFT 어레이 기판(10)에 있어서, 기판 본체(10A)의 액정층(50)이 배치되는 면에는 화소 전극(9)이 설치되어 있다. 각 화소 전극(9)에 인접하는 위치에는 각 화소 전극(9)을 스위칭 제어하는 화소 스위칭용 TFT 소자(30)가 설치되어 있다. 화 소 스위칭용 TFT 소자(30)는 LDD(Lightly Doped Drain)(1O) 구조를 갖고 있으며, 주사선(3a), 상기 주사선(3a)으로부터의 전계(電界)에 의해 채널이 형성되는 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 주사선(3a)과 반도체층(1a)을 절연하는 게이트 절연막(2), 데이터선(6a), 반도체층(1a)의 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c), 반도체층(1a)의 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.In the
상기 주사선(3a) 위 및 게이트 절연막(2) 위를 포함하는 기판 본체(10A) 위에는, 고농도 소스 영역(1d)에 이어지는 콘택트 홀(5) 및 고농도 드레인 영역(1e)에 이어지는 콘택트 홀(8)이 개구된 제 2 층간절연막(4)이 형성되어 있다. 즉, 데이터선(6a)은 제 2 층간절연막(4)을 관통하는 콘택트 홀(5)을 통하여 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속되어 있다.On the substrate
또한, 데이터선(6a) 위 및 제 2 층간절연막(4) 위에는, 고농도 드레인 영역(1e)에 이어지는 콘택트 홀(8)이 개구된 제 3 층간절연막(7)이 형성되어 있다. 즉, 고농도 드레인 영역(1e)은 제 2 층간절연막(4) 및 제 3 층간절연막(7)을 관통하는 콘택트 홀(8)을 통하여 화소 전극(9)에 전기적으로 접속되어 있다.Further, on the
또한, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(10A) 위에 있어서, 화소 스위칭용 TFT 소자(30)가 형성된 영역에는 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 TFT 어레이 기판(10)을 투과하고, TFT 어레이 기판(10)의 도시 하면(下面)(TFT 어레이 기판(10)과 공기의 계면(界面))에서 반사되어, 액정층(50)에 되돌아가는 광이 적어도 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b) 및 저농 도 드레인 영역(1c)에 입사하는 것을 방지한다.Further, on the substrate
또한, 제 1 차광막(11a)과 화소 스위칭용 TFT 소자(30) 사이에는, 화소 스위칭용 TFT 소자(30)를 구성하는 반도체층(1a)을 제 1 차광막(11a)으로부터 전기적으로 절연하기 위한 제 1 층간절연막(12)이 형성되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)에 제 1 차광막(11a)을 설치하는 것에 더하여, 콘택트 홀(13)을 통하여 제 1 차광막(11a)은 전단(前段) 또는 후단(後段)의 용량선(3b)에 전기적으로 접속하도록 구성되어 있다.In addition, between the first
또한, 액정층(50)이 배치되는 TFT 어레이 기판(10)의 최표면(最表面) 즉 화소 전극(9) 및 제 3 층간절연막(7) 위에는, 전압 무(無)인가 시에서의 액정층(50) 내의 액정 분자 배향을 제어하는 배향막(40)이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 TFT 소자(30)를 구비하는 영역에서는, TFT 어레이 기판(10)의 액정층(50)이 배치되는 표면 즉 액정층(50)의 삽입면에는 복수의 요철(凹凸) 내지 단차(段差)가 형성된 구성으로 되어 있다.In addition, on the outermost surface of the
한편, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A) 위에 있어서, 데이터선(6a), 주사선(3a), 화소 스위칭용 TFT 소자(30)의 형성 영역에 대향하는 영역 즉 각 화소부의 개구 영역 이외의 영역에는 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 제 2 차광막(23)은 입사광이 화소 스위칭용 TFT 소자(30)의 반도체층(1a)의 채널 영역(1a')이나 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 방지한다.On the other hand, on the substrate
또한, 액정층(50)이 배치되는 기판 본체(20A)에는, 그 대략 전면(全面)에 걸쳐 ITO 등으로 이루어지는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 액정층(50)이 배치되 는 공통 전극(21)의 표면에는 전압 무인가 시에서의 액정층(50) 내의 액정 분자 배향을 제어하는 배향막(60)이 형성되어 있다.Moreover, the
(액정 장치의 제조 방법)(Production method of liquid crystal device)
다음으로, 상기 액정 장치의 제조 방법에 대해서 그 예를 도면을 참조하여 설명한다.Next, the example of the manufacturing method of the said liquid crystal device is demonstrated with reference to drawings.
도 6은 본 실시예의 액정 장치의 제조 방법에 대해서 그 프로세스 플로(flow)를 나타내는 설명도이다. 즉, 본 제조 방법은 한 쌍의 기판에 배향막을 형성하고, 이 배향막에 러빙(rubbing) 처리를 실시하여, 한쪽 기판에 대하여 프레임 형상 밀봉재를 형성한 후, 이 밀봉재 프레임 내에 액정을 적하(滴下)하여 다른쪽 기판을 접합시킨다. 이하, 각 플로에 대해서 상세(詳細)를 설명한다.6 is an explanatory diagram showing a process flow of the method of manufacturing the liquid crystal device of the present embodiment. That is, in this manufacturing method, an alignment film is formed in a pair of board | substrates, a rubbing process is performed to this alignment film, and a frame-shaped sealing material is formed with respect to one board | substrate, and a liquid crystal is dripped in this sealing material frame. To bond the other substrate. Hereinafter, each flow is explained in full detail.
우선 도 6 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 유리 등으로 이루어지는 하측의 기판 본체(10A) 위에 TFT 소자(30) 등을 구성하기 위해, 차광막(11a), 제 1 층간절연막(12), 반도체층(1a), 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c), 고농도 소스 영역(1d), 고농도 드레인 영역(1e), 축적 용량 전극(1f), 주사선(3a), 용량선(3b), 제 2 층간절연막(4), 데이터선(6a), 제 3 층간절연막(7), 콘택트 홀(8), 화소 전극(9)을 형성한다(스텝 S1).First, as shown in FIGS. 6 and 5, in order to configure the
다음으로, 기판 본체(10A) 위에 상술한 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여 배향막을 형성하기 위한 액체 재료를 도포하여 배향막(40)을 형성한다(스텝 S2).Next, on the substrate
그 후, 배향막(40)에 소정의 방향으로 러빙 처리를 실시하여, TFT 어레이 기판(10)을 제조한다(스텝 S3). 또한, 기판 본체(20A) 위에도 차광막(23), 공통 전 극(21), 배향막(60)을 형성하고, 또한 상기 배향막(60)에 소정의 방향으로 러빙 처리를 실시하여 대향 기판(20)을 제조한다.Thereafter, the
다음으로, 상기 대향 기판(20) 또는 TFT 어레이 기판(10) 위에 프레임 형상의 밀봉재를 형성한다(스텝 S4). 또한, 밀봉재로서는 자외선 경화 수지 등을 사용할 수 있고, 이것을 인쇄법 등에 의해 프레임 형상으로 형성하는 것으로 하고 있으며, 액정 주입구를 갖지 않는 폐구(閉口) 프레임 형상으로 형성한다.Next, a frame-shaped sealing material is formed on the
이 때, 소정의 기판 간격을 유지하기 위해, 밀봉재 중에 스페이서(15)를 분산시켜 소정의 기판 간격을 유지하게 할 수도 있다.At this time, in order to maintain a predetermined substrate spacing, the
다음으로, 밀봉재를 형성한 TFT 어레이 기판(10) 위에 상기 액정 장치의 액정층(50) 두께에 알맞은 소정량의 액정을 적하한다(스텝 S6). 그 후, 액정을 적하한 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 액정을 사이에 삽입하도록 접합시키고, 또한 TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)의 외면(外面) 측에 도시하지 않은 위상차판, 편광판 등의 광학 필름을 접합시켜, 도 5에 나타낸 셀 구조를 구비하는 표시 장치인 액정 장치가 제조된다.Next, the predetermined amount of liquid crystal suitable for the thickness of the
상기 액정 장치에서는, 액적 토출법(잉크젯법)을 이용하여 기판 본체(10A, 20A) 위에 액체 재료를 배치한다. 즉, 상술한 액적 토출 장치(IJ)(도 1 참조)를 이용하여 배향막 형성 재료를 함유하는 액상의 액체 재료를 토출·건조시킴으로써, 기판 본체(10A, 20A) 위에 배향막(40, 60)이 형성된다.In the above liquid crystal device, a liquid material is disposed on the substrate
본 예에서는 상기 희석법을 이용하여 액체 재료를 희석하고, 액체 재료의 점도(粘度) 등의 조제(調製)를 행한다. 그 때문에, 액적 토출법을 이용하여 액체 재 료를 토출하는 경우에 있어서, 막힘에 의한 토출 불량이 방지된다. 액적 토출이 안정적으로 실행됨으로써, 고정밀도의 재료 배치에 의해 품질이 높은 액정 장치가 제조된다.In this example, the liquid material is diluted using the dilution method to prepare a liquid material such as viscosity. Therefore, in the case of discharging the liquid material by using the droplet discharging method, poor discharge due to clogging is prevented. By stably performing droplet ejection, a high-quality liquid crystal device is manufactured by high precision material arrangement.
또한, 본 예에서는 액적 토출법에 의해 배향막 등을 형성하기 때문에, 플렉소(Flexo)법에 비하여 재료 사용량이나 배액량(排液量)을 대폭으로 삭감할 수 있어 에너지 절약 효과가 높고, 또한 기판의 대형화에도 용이하게 대응할 수 있으며, 보다 고품질의 막을 제막(製膜)하는 것이 가능하다.In addition, in this example, since the alignment film or the like is formed by the droplet discharging method, the amount of material used and the amount of drainage can be significantly reduced compared to the flexo method, and the energy saving effect is high, and It is also possible to easily cope with enlargement, and to form a higher quality film.
(전자 기기)(Electronics)
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 전자 기기의 실시형태 예를 나타내고 있다.7A, 7B, and 7C show examples of embodiments of the electronic device of the present invention.
본 예의 전자 기기는 상기 액정 장치를 표시 수단으로서 구비하고 있다.The electronic apparatus of this example is equipped with the said liquid crystal device as a display means.
도 7의 (a)는 휴대전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (a)에 있어서, 부호 1000은 휴대전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.Fig. 7A is a perspective view showing an example of a mobile phone. In Fig. 7A,
도 7의 (b)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (b)에 있어서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.FIG. 7B is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 7B,
도 7의 (c)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7의 (c)에 있어서, 부호 1200은 정보처리 장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보처리 장치 본체, 부호 1206은 상기 액정 장치를 이용한 표시부를 나타낸다.FIG. 7C is a perspective view showing an example of a portable information processing apparatus such as a word processor and a personal computer. In Fig. 7C,
도 7의 (a) 내지 (c)에 나타낸 각각의 전자 기기는 상기 액정 장치를 표시 수단으로서 구비하고 있기 때문에, 표시 불균일이 없는 고품질의 전자 기기를 얻을 수 있다.Since each electronic device shown to Fig.7 (a)-(c) is equipped with the said liquid crystal device as a display means, the high quality electronic device without a display nonuniformity can be obtained.
상기 각 실시형태의 액정 장치는 상기 전자 기기에 한정되지 않아, 전자북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 영상 모니터, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 소형 무선 호출기(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기는 저렴하면서 신뢰성이 우수한 것으로 된다.The liquid crystal device of each of the above embodiments is not limited to the electronic device, but is an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a video monitor, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a small pager (pager). ), An electronic notebook, an electronic calculator, a word processor, a workstation, a television telephone, a POS terminal, a device with a touch panel, and the like can be suitably used. Such electronic devices are inexpensive and have excellent reliability.
이상 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 적합한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명이 이러한 예에 한정되지는 않는다. 상술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 의거하여 다양하게 변경 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment which concerns on this invention was described referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. All shapes, combinations, and the like of the respective constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 의하면, 액적 토출법에 적합한 액체 재료의 희석 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a method for diluting a liquid material suitable for the droplet discharging method.
또한, 본 발명에 의하면, 고품질의 액정 장치를 제조할 수 있다.Moreover, according to this invention, a high quality liquid crystal device can be manufactured.
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